科研动态｜我院博士生张国政在《Hydrogeol.J.》上发表论文：周期性交替的伸展-挤压应力控制了凡口超大型铅锌矿床的形成

发布人：黄荣 编辑：熊黎 发布日期：2025-11-16

    近日，我院博士研究生张国政在国际水文地质领域重要刊物《Hydrogeology Journal》上发表论文，聚焦超大型MVT型铅锌矿床的成矿条件与勘查指导。

    密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床是全球重要的铅锌资源来源，约占全球铅锌储量的25%，同时也是银、镓、锗等关键金属的重要载体。尽管前人对MVT矿床的围岩蚀变、成矿年代、流体来源及硫化物沉淀机制等方面已有较为系统的认识，但其成矿动力学背景，特别是伸展与挤压断裂在成矿过程中的主导作用及相互关系，仍存在较大争议。

    针对上述问题，在导师郑义教授与加拿大温莎大学Yang JW教授的联合指导下，张国政博士生以广东凡口超大型铅锌矿为研究对象，基于野外地质调查构建了凡口地层-构造数值模型，系统模拟并评估了热浮力与构造变形（挤压与伸展）对成矿流体流动及温度场分布的影响。研究明确了最有利于凡口铅锌矿成矿的构造-流体条件，不仅为科学理解全球超大型MVT型铅锌矿床形成提供了新证据，也为指导区域铅锌及镓锗等关键金属矿产勘查具有重要意义。

    本研究工作取得的关键认识如下：单纯热浮力作用仅能引起流体对流，无法实现成矿所需的定向运移，因而不能单独形成凡口这类高品位、超大型矿床；挤压构造的作用具有两面性，适度挤压可为流体向上运移提供动力，而强烈挤压则会使基底断裂闭合，进而阻碍流体运移；伸展构造本身并不驱动流体向上运移，但能够将成矿流体虹吸到下伏砂岩层，为后续挤压阶段的成矿奠定物质基础；各边界条件的改变均未显著影响模拟结果，流体场与温度场的稳定性表明该模型具有较好的地质合理性，同时研究也证实，任何单一构造机制均不足以促成成矿，唯有伸展-挤压的周期性交替，才能有效驱动流体汇集、运移并最终沉淀成矿。

    上述成果得到国家重点研发计划项目（2021YFC2900300）和国家自然科学基金（92462306）等项目资助。

    论文信息：

    Zhang G, Yang J, Zhang Y, Long L, Lu J, Li N, Zheng Y, 2025. Numerical investigation into the role of hydrothermal flow associated with extensional and compressional faulting in the formation of the Fankou Mississippi Valley-type Zn-Pb Deposit, South China, Hydrogeology Journal https://doi.org/10.1007/s10040-025-02915-1

图1 基于数值模拟结果的成矿过程示意图。（a）热浮力只能驱动流体形成对流；（b）伸展变形能有效将成矿流体汇聚到含水层中；（c）挤压变形能促进流体沿着断裂向上运移
图2 （a）全球主要MVT型铅锌矿床分布；（b）中国主要MVT型铅锌矿床分布；（c）凡口铅锌矿地质图
图3 （a）凡口铅锌矿二维数值模型；（b）挤压应力下边界条件；（c）伸展应力下边界条件
图4 热浮力驱动流体流动矢量和温度分布结果：（a）396.5年；（b）793年；（c）1189.5年；（d）1586年。最大流速：4.24×10-10m/s
图5 挤压应力驱动流体流动矢量和温度分布结果：（a）0.5%，396.5年；（b）1.0%，793年；（c）1.5%，1189.5年；（d）2.0%，1586年。最大流速：4.57×10-9m/s
图6 伸展应力驱动流体流动矢量和温度分布结果：（a）0.5%，396.5年；（b）1.0%，793年；（c）1.5%，1189.5年；（d）2.0%，1586年。最大流速：3.55×10-9m/s

 

参考文献

 

Zhang G, Yang J, Zhang Y, Long L, Lu J, Li N, Zheng Y, 2025. Numerical investigation into the role of hydrothermal flow associated with extensional and compressional faulting in the formation of the Fankou Mississippi Valley-type Zn-Pb Deposit, South China, Hydrogeology Journal https://doi.org/10.1007/s10040-025-02915-1
 

陆佳建，郑义，虞鹏鹏，郭兰萱，陈尚周，杨建文，武明丽，原桂强，孙力浩，2025. 广东凡口铅锌矿床构造–蚀变填图与三维地质建模. 大地构造与成矿学. https://doi.org/10.16539/j.ddgzyckx.2025.00.029
 

Hu Z, Zheng Y, Guo L, Yu P, Chen X, Wang C, Long L, Wu Y. 2023. The world-class carbonate-hosted Fankou Zn-Pb deposit in China. Part I. Structural analysis: Evolutionary three-order thrusting structures control on the localization of Zn-Pb orebodies. Ore Geology Reviews 157, 105463.
 

Long LJ, Zheng Y, Yu P, Chen X, Wang CM, Hu ZB, Wu Y, Chen W. 2024.The world-class carbonate-hosted Fankou Zn-Pb deposit in China. Part II. Alterations: C-O isotopic halos footprint the nature and transfer pathway of ore-fluids, and quantitative water-rock interaction process. Ore Geology Reviews 164, 105848.
 

Wu Y, Zheng Y, Yu P, Chen X, Guo L, Long L, Hu Z, Huang Y, Chen M, Lu J, Ouyang S, Chen S, 2024. The world-class carbonate-hosted Fankou Zn-Pb deposit in China. Part III. Critical metal Ga is enriched in late stage and low temperature sphalerite, Ore Geology Reviews 166, 105928.
 

Yu P, Hu Z, Zheng Y, Guo L, Ouyang-S-Y, Yuan G-Q, Chen S-Z, Wang C-M, Chen X. 2024. A potential giant gallium deposit hosted in the tailing dam of the Fankou Zn-Pb deposit in northern Guangdong Province, South China. China Geology 7, 157–160.

 

供稿：张国政
编辑：熊黎
初审：董晓涵
审核：郑义 徐永怡
审核发布：孔晓慧

 
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